220kV備自投裝置遠方精準切小電源的研究與應用

劉國民

摘? 要：為提高供電可靠性，地區電網往往裝設備用電源自動投入裝置。當電網發生故障而導致母線停電時，滿足投入條件的備自投就會動作，合上備用電源給停電母線供電。該文主要以某項目220 kV備自投裝置的改造方案做為案例，對220 kV備自投裝置遠方精準切小電源功能及回路的應用進行研究探討。

關鍵詞：備自投;精準切;小電源;回路

中圖分類號： TM762? 文獻標志碼：A

1 研究背景

備自投的種類繁多，而且隨著電網的發展，電網運行中新問題的出現，使得影響備自投投退的因素十分復雜[1]。例如220 kV B變電站的220 kV備自投裝置為標準化備自投裝置，當220 kV L1甲乙線雙回失壓時，將先切除小電源線路220 kV L3甲乙線，再合上220 kV L2甲乙線。此時真正的小電源線路220 kV L4甲乙線將連接220 kV D變電站和發電廠形成孤島供電，最終會因電源支撐不足，逐步解列，造成220 kV D變電站和發電廠失壓。如果220 kV B變電站的220 kV備自投裝置能夠在L1甲乙線雙回失壓時，直接切除真正的小電源線路220 kV L4甲乙線，而不切除220 kV L3甲乙線，則可以避免220 kV D變電站失壓，在一定程度上提高了供電的可靠性[2]。

2 項目改造方案研究分析

2.1 初步改造思路

項目實施后，220 kV B變電站備自投裝置的小電源跳閘元件由原來的220 kV B變電站220 kV L3甲乙線轉變為220 kV D變電站220 kV L4甲乙線，實現了備自投裝置的“跨地域”連切功能。這種跨站間的連切，主要是為了達到備自投裝置精準化切除小電源線路的要求，具體說明如下。

220 kV B變電站220 kV L3甲乙線分別與各自的主供電源線路以及備投線路掛于同一段母線上，其對側220 kV D變電站220 kV L3甲乙線與220 kV L4甲乙線也分別掛于同一段母線上，另外220 kV D變電站與發電廠發電機組相連，如圖1所示。由于220 kV B變電站220 kV L3甲乙線通過220 kV D變電站220 kV母線與小電源相連，因此在220kV B變電站內也被定義為小電源線路。

改造之前的切換方式是當220 kV B變電站220 kV備自投裝置切除220 kV L3甲乙線時，220 kV D變電站兩段220 kV母線都將失去主供電源，如果220 kV B變電站備投成功后，母線恢復電壓，220 kV D變電站將失去了恢復主供電源供電的機會。若備自投裝置動作前，220 kV D變電站220 kV L4甲乙線處于冷備用狀態，備自投的正確動作還會導致220kV D變電站全站失壓。

2.2 方案的實施及改進

在項目現場實施的初期，改造方案采用的是江蘇華瑞泰HOP-200型穩控跳信裝置，此裝置的主要功能見表1。

根據配置原理，220 kV B變電站側穩控跳信裝置工作于發送模式，當裝置接收到220 kV B變電站220 kV備自投裝置跳對側220 kV D變電站220 kV L4甲乙線開關開入后，裝置提供弱電開出（24 V）至裝置背板接線端子，再通過同軸電纜將弱電信號送給通信設備，由通信設備負責光信號轉換，最后完成開出信號的始端發送。

如果220 kV D變電站通信設備接收到由220 kV B變電站發來的信號后，將會把光信號轉換成弱電信號后作為開入接入220 kV D變電站穩控跳信裝置。220 kV D變電站側裝置工作于接收模式，當接收到通信設備指令開入后，將閉合裝置內部無源接點，作為輸出接入220 kV L4甲乙線手跳回路。

兩側變電站采用同一型號裝置，在項目的現場實施過程中，實施人員發現了如下現象。穩控跳信裝置雖然兼具“發送”和“接收”功能，裝置能通過切換工作模式分別提供24 V電源輸出及無源接點輸出，但是在裝置背板上這對輸出接點卻合并成了一個輸出端子，這樣的回路隱藏著一個風險。當正常工作于接收模式下的穩控跳信裝置因誤觸碰等原因將工作模式切換成發送模式時，裝置會將輸出接點改變為24V電源輸出，演化圖為如圖2所示。由于接收模式下裝置接點串入220 kV線路開關操作箱手跳回路，此時可能會因接點容量不足誤閉合手跳回路，導致線路誤跳閘。

為了解決上述問題，可將方案按以下原則進行調整。1）必須將24 V電源輸出接點與無源輸出接點分開，采用相互獨立的回路。2）由于備自投跳小電源線路為單方向命令，與可切換工作模式的方式相比，固定工作模式的裝置顯得更為可靠。

因此，按照以上思路，我們開發出能可靠單獨工作于發送模式及可靠單獨工作于接受模式的穩控跳信裝置HOP-200T和HOP210。兩款裝置與更新前裝置的特點，見表2。

從表2對比可見，改版后的穩控跳信裝置只能固定工作于發送或接收其中一種模式，裝置背板輸出接點不再可能因誤投退裝置開關而改變輸出類型。而由于接收模式下裝置僅提供了1個可觸發無源輸出接點，不可能出現影響外部跳閘回路的情況。

3 結語

220 kV備自投裝置遠方精準切小電源的應用將大大降低備自投裝置非精準切除負荷動作給系統帶來的失壓風險，其技術先進性如下。1）首次為備自投裝置配置了遠方命令傳輸通道，實現了備自投裝置的遠方精準切負荷功能。2）發現了新型設備（穩控跳信裝置）的回路缺陷，并從開發源頭上改進了設計原理，督促技術供應商升級了設備硬件。3）有源輸出和無源輸出共用一對接點的情況可能也會出現在別的新型保護或自動裝置上，此次發現除了能為以后類似裝置提供驗收經驗之外，還具有警醒意義。

通過該項目的實施探索，我們成功地將未投運的220 kV B變電站及220 kV D變電站穩控跳信裝置進行了硬件升級，并迎來最終的安全投運。到目前為止，該新型設備運行狀況良好。

參考文獻

[1]鄭超. 地區電網廣域備自投與故障恢復策略評價研究[D].北京：華北電力大學，2015.

[2]李曼嶺， 黃芳. 備用電源自動投入裝置在電網中的多元化應用[J]. 電力系統保護與控制， 2009， 37（18）：147-150.